專利名稱：結(jié)合齒環(huán)與齒輪熱后激光焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種汽車變速器技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體是一種結(jié)合齒環(huán)與齒輪熱后激光焊接方法。
背景技術(shù)：
DCT變速器作為國(guó)際上先進(jìn)的變速器，具有節(jié)能、換檔性能優(yōu)越的特點(diǎn)，而為了達(dá)到節(jié)省空間、結(jié)構(gòu)緊湊、降低重量和換檔舒適性的目標(biāo)，大部分齒輪總成的結(jié)構(gòu)只能采用激光焊接或電子速焊接的方式實(shí)現(xiàn)。相對(duì)于電子速焊接，激光焊接具有不需要在真空下進(jìn)行的特點(diǎn)，對(duì)大批量生產(chǎn)具有方便操作的優(yōu)勢(shì)。經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，激光焊接是利用高強(qiáng)度的激光束與金屬相互作用， 使金屬熔化實(shí)現(xiàn)不同待處理工件之間良好結(jié)合的工藝，對(duì)零件的尺寸設(shè)計(jì)沒有限制要求。但是該現(xiàn)有技術(shù)沒有涉及到齒輪與結(jié)合齒的熱后焊接，在實(shí)際加工中，出現(xiàn)了零件在清洗、壓配和激光焊接之后，在焊縫的底部出現(xiàn)微裂紋缺陷，且焊后結(jié)合齒錐面及齒輪孔口有較大變形。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種結(jié)合齒環(huán)與齒輪熱后激光焊接方法，主要解決了齒輪總成在結(jié)合齒錐與齒輪熱后激光焊接加工過程中存在的焊接變形及產(chǎn)生的裂紋問題，并形成了一套適合批量生產(chǎn)的熱后激光焊接工藝。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括以下步驟第一步、將結(jié)合齒錐與齒輪分別進(jìn)行預(yù)處理，其具體步驟為1. 1)對(duì)結(jié)合齒錐與齒輪分別依次進(jìn)行精車加工、齒輪及倒錐齒加工；1. 2)采用滲碳、淬火以及回火方式對(duì)結(jié)合齒錐與齒輪進(jìn)行熱處理。所述的淬火是指采用壓淬方式進(jìn)行淬火，以保證壓配大面的平面度及壓配孔徑的圓度；第二步、熱后加工壓配及焊接區(qū)域電磁預(yù)熱處理，其具體步驟為2. 1)將結(jié)合齒錐與齒輪分別采用超聲波清洗、漂洗、烘干過程以徹底去除零件焊接面上的油脂、油污，保證焊接焊縫無氣孔產(chǎn)生。2. 2)分別采用硬車去除結(jié)合齒錐與齒輪的焊接面處的滲碳硬化層，使待焊接表面為加工面；2. 3)通過帶有中心定芯的壓配夾具與伺服電機(jī)的壓機(jī)以便有效控制結(jié)合齒錐與齒輪壓配力與壓配行程，保證兩零件始終平行壓配。2. 4)采用電磁感應(yīng)加熱系統(tǒng)進(jìn)行電磁預(yù)熱；所述的電磁預(yù)熱的方向?yàn)檠亟Y(jié)合齒錐與齒輪的中心軸內(nèi)部向外，以保護(hù)經(jīng)硬化的齒輪不會(huì)過熱和改變其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)并降低材料的屈服強(qiáng)度及焊接過程中的熱應(yīng)力；第三步、將齒輪放在一個(gè)轉(zhuǎn)盤上，轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)180度，轉(zhuǎn)盤下的垂直軸將齒輪頂出臺(tái)面，齒輪從內(nèi)孔夾緊，通過反向推力軸承的作用完成下壓，然后根據(jù)焊接起始位置依次進(jìn)行點(diǎn)焊、預(yù)焊和深熔焊。所述的根據(jù)焊接起始位置依次進(jìn)行點(diǎn)焊、預(yù)焊和深熔焊，其具體步驟和參數(shù)為3. 1)采用機(jī)械手把已預(yù)熱的工件轉(zhuǎn)移到焊接位置；3. 2)以lOOOOmm/min的速度均勻地在焊接直徑圓周向分布3點(diǎn)或6點(diǎn)點(diǎn)焊，焊接深度為正式深熔焊接深度的1/3 1/4 ；3.3)采用預(yù)焊形式，調(diào)整焊接線速度至6000mm/min，并使焊接功率設(shè)置于小于正式焊功率的2000w，形成正式深熔焊接深度1/4 1/5的焊縫深度；3. 4)深熔焊接，調(diào)整焊接線速度至MOOmm/min并增加焊接功率至2100w。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1)可減小零件焊接應(yīng)力；2)可以在滿足產(chǎn)品技術(shù)要求和承載能力的情況下，盡可能得到淺的焊縫深度，從而降低焊接應(yīng)力。本發(fā)明使得熱后焊接零件的焊縫底部裂紋得到完全消除，同時(shí)零件的變形得到明顯改善，達(dá)到了工藝與產(chǎn)品要求。


圖1為齒輪總成圖；圖中1齒輪、2結(jié)合齒錐。圖2為實(shí)施例第三步示意圖。圖3為結(jié)合齒錐與齒輪熱后激光焊接工藝圖。圖4為結(jié)合齒錐與齒輪熱后激光焊接焊縫圖比較；其中圖如為冷焊焊縫圖(有裂紋)，圖4b為預(yù)熱后焊接焊縫圖(無裂紋)。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。本實(shí)施例包括以下步驟第一步、將如圖1所示的結(jié)合齒錐與齒輪分別進(jìn)行預(yù)處理，其具體步驟為1. 1)加工將結(jié)合齒錐與齒輪分別進(jìn)行熱前機(jī)加工，包括精車加工、齒輪及倒錐
齒加工等。1. 2)熱處理采用滲碳、淬火以及回火的熱處理方式；所述的淬火是指采用壓淬方式進(jìn)行淬火，以保證壓配大面的平面度及壓配孔徑的圓度；第二步、熱后加工壓配及焊接區(qū)域電磁預(yù)熱處理，其具體步驟為2. 1)清洗烘干將結(jié)合齒錐與齒輪分別采用超聲波清洗、漂洗、烘干過程以徹底去除零件焊接面上的油脂、油污，保證焊接焊縫無氣孔產(chǎn)生。2. 2)熱后加工分別采用硬車去除結(jié)合齒錐與齒輪的焊接面處的滲碳硬化層，使待焊接表面為加工面；2. 3)壓配通過帶有中心定芯的壓配夾具與伺服電機(jī)的壓機(jī)以便有效控制結(jié)合齒錐與齒輪壓配力與壓配行程，保證兩零件始終平行壓配。2. 4)電磁預(yù)熱采用電磁感應(yīng)加熱系統(tǒng)進(jìn)行電磁預(yù)熱；所述的預(yù)熱方向?yàn)檠亟Y(jié)合齒錐與齒輪的中心軸內(nèi)部向外，以保護(hù)經(jīng)硬化的齒輪不會(huì)過熱和改變其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)并降低材料的屈服強(qiáng)度及焊接過程中的熱應(yīng)力；第三步、如圖2中的a至d所示，將齒輪放在一個(gè)轉(zhuǎn)盤上，轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)180度，轉(zhuǎn)盤下的垂直軸將齒輪頂出臺(tái)面，齒輪從內(nèi)孔夾緊，通過反向推力軸承的作用完成下壓，然后根據(jù)焊接起始位置依次進(jìn)行點(diǎn)焊、預(yù)焊和深熔焊，其具體步驟為3. 1)焊接采用機(jī)械手把已預(yù)熱的工件轉(zhuǎn)移到焊接位置；工件從預(yù)熱區(qū)域至焊接區(qū)域，過程采用一個(gè)帶氣缸的處理系統(tǒng)來完成。焊接站如果采用手動(dòng)方式，則機(jī)械手將處于停止?fàn)顟B(tài)。3 —)高速(lOOOOmm/min)均勻地在焊接直徑圓周向分布3點(diǎn)或6點(diǎn)點(diǎn)焊，焊接深度為正式深熔焊接深度的1/3 1/4 ；3.3)采用預(yù)焊形式，調(diào)整焊接線速度(6000mm/min)，并使焊接功率(2000w)小于正式焊功率，形成正式深熔焊接深度1/4 1/5的焊縫深度；3. 4)深熔焊接，焊接線速度O400mm/min)進(jìn)一步減小，焊接功率(2100w)增大。為解決焊縫底部裂紋問題采取焊接之前對(duì)壓配后的零件進(jìn)行預(yù)熱的方式，考慮到零件的硬度等特性，結(jié)合滲碳熱處理后回火問題，必須控制預(yù)熱工藝溫度及預(yù)熱時(shí)間；針對(duì)焊縫深度對(duì)齒輪總成焊接后變形的影響，以四檔從動(dòng)齒為代表，如下表所示意，可以發(fā)現(xiàn)焊接深度與焊接變形之間的關(guān)系焊縫深度2. 7 3. 5mm，變形(直徑方向應(yīng)為 0. 02 0. 03) ；4. O 4. 5mm 變形(直徑方向 0. 03 0. 05mm)。如圖3所示，根據(jù)齒輪總成的加工工藝，最終確定以2. 7 3. Imm為控制范圍，確定合理焊接工藝參數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種結(jié)合齒環(huán)與齒輪熱后激光焊接方法，其特征在于，包括以下步驟第一步、將結(jié)合齒錐與齒輪分別進(jìn)行預(yù)處理；第二步、熱后加工、壓配及焊接區(qū)域電磁預(yù)熱處理；第三步、將齒輪放在一個(gè)轉(zhuǎn)盤上，轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)180度，轉(zhuǎn)盤下的垂直軸將齒輪頂出臺(tái)面， 齒輪從內(nèi)孔夾緊，通過反向推力軸承的作用完成下壓，然后根據(jù)焊接起始位置依次進(jìn)行點(diǎn)焊、預(yù)焊和深熔焊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)合齒環(huán)與齒輪熱后激光焊接方法，其特征是，所述的第一步具體步驟為、1.1)對(duì)結(jié)合齒錐與齒輪分別依次進(jìn)行精車加工、齒輪及倒錐齒加工；、1.2)采用滲碳、淬火以及回火方式對(duì)結(jié)合齒錐與齒輪進(jìn)行熱處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的結(jié)合齒環(huán)與齒輪熱后激光焊接方法，其特征是，所述的淬火是指采用壓淬方式進(jìn)行淬火。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)合齒環(huán)與齒輪熱后激光焊接方法，其特征是，所述的第二步具體步驟為、2.1)將結(jié)合齒錐與齒輪分別采用超聲波清洗、漂洗、烘干；、2. 2)分別采用硬車去除結(jié)合齒錐與齒輪的焊接面處的滲碳硬化層；、、2. 3)通過帶有中心定芯的壓配夾具與伺服電機(jī)的壓機(jī)以便有效控制結(jié)合齒錐與齒輪壓配力與壓配行程，保證兩零件始終平行壓配；、2.4)采用電磁感應(yīng)加熱系統(tǒng)進(jìn)行電磁預(yù)熱。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的結(jié)合齒環(huán)與齒輪熱后激光焊接方法，其特征是，所述的電磁預(yù)熱的方向?yàn)檠亟Y(jié)合齒錐與齒輪的中心軸內(nèi)部向外。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)合齒環(huán)與齒輪熱后激光焊接方法，其特征是，所述的根據(jù)焊接起始位置依次進(jìn)行點(diǎn)焊、預(yù)焊和深熔焊，其具體步驟和參數(shù)為、3.1)采用機(jī)械手把已預(yù)熱的工件轉(zhuǎn)移到焊接位置；、3. 2)以lOOOOmm/min的速度均勻地在焊接直徑圓周向分布3點(diǎn)或6點(diǎn)點(diǎn)焊，焊接深度為正式深熔焊接深度的1/3 1/4 ；、、3. 3)采用預(yù)焊形式，調(diào)整焊接線速度至6000mm/min，并使焊接功率設(shè)置于小于正式焊功率的2000w，形成正式深熔焊接深度1/4 1/5的焊縫深度；、3. 4)深熔焊接，調(diào)整焊接線速度至MOOmm/min并增加焊接功率至2100w。
全文摘要
一種汽車變速器技術(shù)領(lǐng)域的結(jié)合齒環(huán)與齒輪熱后激光焊接方法，通過將結(jié)合齒錐與齒輪分別進(jìn)行預(yù)處理；熱后加工壓配及焊接區(qū)域電磁預(yù)熱處理；最后將齒輪放在一個(gè)轉(zhuǎn)盤上，轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)180度，轉(zhuǎn)盤下的垂直軸將齒輪頂出臺(tái)面，齒輪從內(nèi)孔夾緊，通過反向推力軸承的作用完成下壓，然后根據(jù)焊接起始位置依次進(jìn)行點(diǎn)焊、預(yù)焊和深熔焊。本發(fā)明主要解決了齒輪總成在結(jié)合齒錐與齒輪熱后激光焊接加工過程中存在的焊接變形及產(chǎn)生的裂紋問題，并形成了一套適合批量生產(chǎn)的熱后激光焊接工藝參數(shù)。
文檔編號(hào)B23K26/42GK102476241SQ20101055579
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月24日
發(fā)明者夏瑞春, 張軼, 楊晨, 楊立, 許建興, 馬森林, 黃明禮 申請(qǐng)人:上海汽車變速器有限公司